—
| Задача 1 |
|---|
На отверстие в непрозрачном экране падает по нормали параллельный пучок монохроматического света. В точке $A$ за экраном на оси пучка интенсивность света равна $I_0$, если в отверстии укладывается одна зона Френеля. Как изменится интенсивность в $A$, если радиус отверстия уменьшить в $k$ раз?
$$r_m = \sqrt{m \lambda b}$$
где $\lambda$ — длина волны, $b$ — расстояние до точки наблюдения $A$.
$$R_2 = \sqrt{m_2 \lambda b} \implies \frac{\sqrt{\lambda b}}{k} = \sqrt{m_2 \lambda b} \implies m_2 = \frac{1}{k^2}$$
Так как $k > 1$, открыта лишь часть первой зоны Френеля.
Используя векторную диаграмму (хорда дуги окружности):
$$E = E_1 \sin\left(\frac{\phi}{2}\right) = E_1 \sin\left(\frac{\pi}{2k^2}\right)$$
Следовательно, интенсивность $I \propto E^2$:
$$I = I_0 \sin^2 \left( \frac{\pi}{2k^2} \right)$$
Ответ: $I = I_0 \sin^2 \left( \frac{\pi}{2k^2} \right)$
—
| Задача 2 |
|---|
Интенсивность центрального максимума при дифракции на одной щели равна $I_0$. Определить интенсивности последующих максимумов. Определить угловое положение главного максимума для $\lambda_0 = 5000 \text{ \AA}$ и $a = 10^{-2} \text{ мм}$.
$$I(\theta) = I_0 \left( \frac{\sin \alpha}{\alpha} \right)^2, \quad \text{где } \alpha = \frac{\pi a \sin \theta}{\lambda}$$
$$\sin \theta_1 = \frac{\lambda}{a} = \frac{5000 \cdot 10^{-10} \text{ м}}{10^{-5} \text{ м}} = 0.05$$
$\theta_1 \approx 0.05 \text{ рад} \approx 2.86^{\circ}$.
Ответ: Интенсивности: $0.045 I_0; 0.016 I_0; 0.008 I_0$. Положение центра: $\theta = 0$. Полуширина: $\approx 2.86^{\circ}$.